2018-12-04 14:05:49

Visdom是Facebook專門為PyTorch開發的一款視覺化工具，其開源於2017年3月。Visdom十分輕量級，但卻支援非常豐富的功能，能勝任大多數的科學運算視覺化任務。其視覺化介面如圖所示。

Visdom可以創造、組織和共享多種資料的視覺化，包括數值、影象、文字，甚至是視訊，其支援PyTorch、Torch及Numpy。使用者可通過程式設計組織視覺化空間，或通過使用者介面為生動資料打造儀表板，檢查實驗結果或除錯程式碼。

Visdom中有兩個重要概念：

• env：環境。不同環境的視覺化結果相互隔離，互不影響，在使用時如果不指定env，預設使用main
  。不同使用者、不同程式一般使用不同的env。
• pane：窗格。窗格可用於視覺化影象、數值或列印文字等，其可以拖動、縮放、儲存和關閉。一個程式中可使用同一個env中的不同pane，每個pane視覺化或記錄某一資訊。

如圖當前env共有兩個pane。點選clear按鈕可以清空當前env的所有pane，點選save按鈕可將當前env儲存成json檔案，儲存路徑位於~/.visdom/目錄下。也可修改env的名字後點擊fork，儲存當前env的狀態至更名後的env。

Visdom的使用有兩點需要注意的地方：

• 需手動指定儲存env，可在web介面點選save按鈕或在程式中呼叫save方法，否則visdom服務重啟後，env等資訊會丟失。
• 客戶端與伺服器之間的互動採用tornado非同步框架，視覺化操作不會阻塞當前程式，網路異常也不會導致程式退出。

Visdom以Plotly為基礎，支援豐富的視覺化操作，下面舉例說明一些最常用的操作。

一、第一個例子

import torch as t
import visdom

# 新建一個連線客戶端
# 指定env = u'test1'，預設埠為8097，host是‘localhost'
vis = visdom.Visdom(env=u'test1',use_incoming_socket=False)

x = t.arange(1, 30, 0.01)
y = t.sin(x)
vis.line(X=x, Y=y, win='sinx', opts={'title': 'y=sin(x)'})

下面逐一分析這幾行程式碼：

• vis = visdom.Visdom(env=u'test1')，用於構建一個客戶端，客戶端除指定env之外，還可以指定host、port等引數。

• vis作為一個客戶端物件，可以使用常見的畫圖函式，包括：

  • line：類似Matlab中的plot操作，用於記錄某些標量的變化，如損失、準確率等
  • image：視覺化圖片，可以是輸入的圖片，也可以是GAN生成的圖片，還可以是卷積核的資訊
  • text：用於記錄日誌等文字資訊，支援html格式
  • histgram：視覺化分佈，主要是檢視資料、引數的分佈
  • scatter：繪製散點圖
  • bar：繪製柱狀圖
  • pie：繪製餅狀圖
  • 更多操作可參考visdom的github主頁

這裡主要介紹深度學習中常見的line、image和text操作。

Visdom同時支援PyTorch的tensor和Numpy的ndarray兩種資料結構，但不支援Python的int、float等型別，因此每次傳入時都需先將資料轉成ndarray或tensor。上述操作的引數一般不同，但有兩個引數是絕大多數操作都具備的：

• win：用於指定pane的名字，如果不指定，visdom將自動分配一個新的pane。如果兩次操作指定的win名字一樣，新的操作將覆蓋當前pane的內容，因此建議每次操作都重新指定win。
• opts：選項，接收一個字典，常見的option包括title、xlabel、ylabel、width等，主要用於設定pane的顯示格式。

二、常見用法

1）vis.line

之前提到過，每次操作都會覆蓋之前的數值，但往往我們在訓練網路的過程中需不斷更新數值，如損失值等，這時就需要指定引數update='append'來避免覆蓋之前的數值。而除了使用update引數以外，還可以使用vis.updateTrace方法來更新圖，但updateTrace不僅能在指定pane上新增一個和已有資料相互獨立的Trace，還能像update='append'那樣在同一條trace上追加資料。

import torch as t
import visdom

# 新建一個連線客戶端
# 指定env = u'test1'，預設埠為8097，host是‘localhost'
vis = visdom.Visdom(env=u'test1',use_incoming_socket=False)

x = t.arange(1, 30, 0.01)
y = t.sin(x)
vis.line(X=x, Y=y, win='sinx', opts={'title': 'y=sin(x)'})

# append 追加資料
for ii in range(0, 10):
    # y = x
    x = t.Tensor([ii])
    y = x
    vis.line(X = x, Y = y, win = 'polynomial', update = 'append' if ii > 0 else None)

# updateTrace 新增一條線
x = t.arange(0, 9, 0.1)
y = (x ** 2) / 9
vis.line(X = x, Y = y, win = 'polynomial', name = 'this is a new Trace', update = 'append')

如果不對update進行說明，第一張圖中的直線是沒有辦法繪製出來的，因為每次繪製都會覆蓋前面的資料；第二張圖如果不對update進行說明，那麼就會將之前繪製的直線給覆蓋掉。這點需要特別注意。

2）vis.image

image的畫圖功能可分為如下兩類：

• image接收一個二維或三維向量，或，前者是黑白影象，後者是彩色影象。
• images接收一個四維向量，可以是1或3，分別代表黑白和彩色影象。可實現類似torchvision中make_grid的功能，將多張圖片拼接在一起。images也可以接收一個二維或三維的向量，此時它所實現的功能與image一致。

# 視覺化一個隨機的黑白圖片
vis.image(t.randn(64, 64))

# 隨機視覺化一張彩色圖片
vis.image(t.randn(3, 64, 64), win='random2')

# 視覺化36張隨機的彩色圖片，每一行6張
vis.images(t.randn(36, 3, 64, 64).numpy(), nrow=6, win='random3', opts={'title':'random_imgs'})

3）vis.text

vis.text用於視覺化文字，支援所有的html標籤，同時也遵循著html的語法標準。例如，換行需使用<br>標籤，\r\n無法實現換行。下面舉例說明。

vis.text(u'''<h1>Hello Visdom</h1><br>Visdom是Facebook專門為<b>PyTorch</b>開發的一個視覺化工具，
         在內部使用了很久，在2017年3月份開源了它。

         Visdom十分輕量級，但是卻有十分強大的功能，支援幾乎所有的科學運算視覺化任務''',
         win = 'visdom',
         opts = {'title': u'visdom簡介'}
         )